Ateliers d'usinage de précision : maîtriser le meulage pour une finition métallique supérieure

Le meulage est un procédé d'usinage utilisant des surfaces abrasives pour enlever de la matière sur des pièces métalliques. En surface (jeu de mots intended), le meulage peut sembler différent des autres procédés d'usinage, mais il fonctionne toujours par formation et élimination de copeaux – tout comme le sciage, le fraisage, le brochage et la plupart des autres techniques. Le meulage peut produire des surfaces conformes à des tolérances grossières ou extrêmement serrées. En raison de sa polyvalence, le meulage est utilisé pour le simple ébarbage des pièces moulées ainsi que pour des processus de finition avancés comme le polissage et l'affûtage.

Comment fonctionne le meulage

D'un point de vue physique, la plupart des procédés d'usinage enlèvent le métal par compression et cisaillement : un point de coupe compresse le matériau de la pièce jusqu'à ce qu'il se rompe (cisaillement) sous forme de copeau. Lorsqu'une scie cisaille un copeau, les dents de la lame l'emportent loin de la pièce. De même, les points acérés sur les meules ou les bandes abrasives cisaillement des copeaux, qui sont ensuite emportés loin de la pièce dans les alvéoles de la meule. La différence principale du meulage est qu'au lieu d'utiliser des outils de coupe en métal, il utilise des matériaux abrasifs qui fournissent les points acérés nécessaires pour cisaille le métal.

Outils utilisés pour le meulage

Le meulage peut être accompli soit avec une meule, soit avec une bande abrasive. La composition d'une meule dépend de son application, mais la plupart sont formées en combinant des matériaux abrasifs avec des agents liants et en moulant le mélange en forme de roue.

Les agents liants peuvent être céramiques, auquel cas les roues sont cuites dans un four pour durcir après formage. Des agents liants à base de plastique ou de caoutchouc sont également utilisés si une meule plus flexible est souhaitée. Les meules à haut poli peuvent être formées en utilisant des grains abrasifs fins et de la gomme-laque à haute température. Pour former les meules les plus dures, appelées superabrasifs, les fabricants enrobent des roues métalliques de grains extrêmement durs comme le diamant ou le nitrure de bore cubique (CBN) par un procédé appelé électrodéposition.

Structure est un terme désignant l'espacement des particules abrasives sur une surface. Les surfaces de meulage à structure à faible densité, ou structure ouverte, ont des alvéoles à copeaux plus grandes et peuvent donc enlever la matière plus rapidement. Cependant, les abrasifs à structure ouverte ne fournissent pas la même finition de surface lisse que les plus denses. Grade fait référence à la résistance des liens maintenant ensemble les particules abrasives dans une meule.

En meulage par bande, les matériaux abrasifs sont fixés sur un support flexible et découpés en bandes. Le meulage par bande peut être utilisé pour différentes applications, mais fonctionne selon les mêmes principes que le meulage par meule.

Au-delà des meuleuses à bande et à meule, les machines de meulage peuvent prendre un certain nombre de configurations différentes. Toutes les machines de meulage doivent être capables de faire tourner la meule à haute vitesse, ou de faire tourner les roues qui portent les bandes abrasives, et doivent offrir un support pour maintenir la pièce. Le meulage brut est souvent accompli en tenant la pièce à la main, mais les opérations précises nécessitent un appareil plus sophistiqué.

Types de meulage

Bien que le meulage soit généralement utilisé comme processus de finition pour enlever de petites quantités de matière avec un haut degré de précision, certaines techniques de meulage ont été développées qui rivalisent avec le fraisage dans leur capacité à enlever la matière rapidement. Certains types de meulage en usage aujourd'hui incluent :

• Ébarbage (Snagging) : un processus brut utilisant des meules à structure ouverte, souvent utilisé pour l'enlèvement de canaux, de rises et de zones rugueuses sur les pièces moulées. L'ébarbage est utilisé lorsque la précision n'est pas une priorité.
• Meulage par plongeon (Creep-feed grinding) : un type de meulage qui enlève la matière rapidement, à un taux comparable au fraisage. Les versions modernes nécessitent un habillage constant de la meule (expliqué ci-dessous).
• Meulage cylindrique : un processus utilisé pour meuler les surfaces et contours cylindriques d'une pièce. Le meulage cylindrique est capable de finir des pièces dans des tolérances extrêmement serrées.

Entretien des meules

Les meules sont considérées comme des consommables car elles s'usent pendant l'utilisation régulière et doivent éventuellement être remplacées. En fonction de la composition de la meule et de l'application, les opérateurs peuvent prédire la vitesse d'usure d'une meule. Dans les opérations de meulage automatisées, les taux d'usure doivent être pris en compte dans les mouvements de la machine pour que chaque pièce soit meulée de manière cohérente même si la surface de meulage change de forme.

L'usure de la meule est en fait une partie nécessaire du processus, car elle permet aux vieux grains émoussés de se détacher de la roue et de révéler de nouveaux grains acérés. Souvent, cependant, les grains émoussés ne quittent pas la roue et les copeaux se logent dans les alvéoles. Lorsque cela se produit, la roue doit être habillée pour fracturer les grains émoussés et permettre aux copeaux de tomber de la roue. L'habillage implique de placer un outil spécialisé contre la meule qui expulse les vieux grains du composite.

Le redressage est un autre problème qui peut se propager pendant les opérations de meulage normales. Les meules qui ne sont pas droites sont déséquilibrées, soit par un meulage inégal, soit par des copeaux obstruant les alvéoles de manière inégale. Dans de nombreux cas, l'habillage peut résoudre les deux problèmes.

Puisque les accidents de meulage sont souvent causés par des meules déséquilibrées qui peuvent casser les machines et parfois blesser les opérateurs, le redressage et l'habillage réguliers sont extrêmement importants. Afin de faciliter et d'automatiser le processus, les machines de meulage CNC modernes incluent des habilleurs automatiques intégrés au système.

Quand le meulage est utilisé

Le processus de meulage est extrêmement polyvalent, et presque toutes les tailles et formes de pièces peuvent être finies sur des équipements de meulage modernes. Cependant, le meulage n'est généralement pas aussi efficace pour enlever la matière que d'autres procédés d'usinage, il est donc souvent réservé aux étapes finales de fabrication. Deux exceptions sont le meulage par plongeon à habillage continu (CDCF) et le meulage de tronçonnage. Le meulage de tronçonnage imite en fait le sciage, mais utilise une lame abrasive au lieu d'une lame dentée.

Le sciage et le meulage sont souvent utilisés ensemble pour l'ébarbage sur les pièces moulées. Une fois la pièce solidifiée, l'opérateur coupe les canaux de coulée avec une scie. Il meule ensuite le matériau résiduel sur la pièce pour créer une surface lisse. Le meulage d'ébarbage est généralement accompli avec des meules à structure ouverte pour permettre un enlèvement rapide de la matière, suivi d'un meulage supplémentaire avec un grain plus fin pour une meilleure finition de surface.

Le meulage est également couramment utilisé dans la production d'outils machines. L'acier à outils est très dur et ne peut souvent pas être coupé par d'autres outils machines non abrasifs. Les superabrasifs peuvent être utilisés pour former, affûter et rénover des outils faits de presque n'importe quel matériau, y compris le carbure.

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• Introduction
• Fraisage
• Tournage
• Alesage
• Perçage
• Sciage
• Brochage
• Meulage

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